SaferWork 4.0 - rūpnieciskais IoT drošībai: 3 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Projekta apraksts:

SaferWork 4.0 plāno reāllaikā sniegt rūpniecisko teritoriju vides datus. Pašlaik pieejamie noteikumi, piemēram, OHSAS 18001 (arodveselības un drošības novērtējumu sērija) vai Brazīlijas NR-15 (neveselīgas darbības), apsver periodiskas pārbaudes, lai klasificētu teritorijas un ierosinātu to mazināšanas pasākumus. Šajās periodiskajās pārbaudēs netiek ņemti vērā periodiski apstākļi, un tie var kaitēt darba ņēmējiem, jo netiek veikti pasākumi.

Izplatīto ierīču un galvenās vārtejas koncepcijā rūpniecības uzņēmumā tiek izplatīti sensori, lai izmērītu vides apstākļus, un šie dati tiek parādīti informācijas panelī, kas pieejams drošības speciālistiem, ārstiem, vadības dienestam, cilvēkresursiem un daudziem citiem, sniedzot pamatinformāciju riska novērtējumiem un mazināšanas darbībām, kuru mērķis ir samazināt vai novērst ievainojumus un nelaimes gadījumus.

Pašreizējais prototips mēra:

• Temperatūra
• Mitrums
• Gāzes (gaisa kvalitāte, uzliesmojošs, degošs un dūmi)

Jāīsteno:

Troksnis

Kā tas strādā

Ierīce nosūta JSON pakotni, kurā ir sensoru dati, uz vārteju, kas apstrādās un nosūtīs to uz mākoni (dweet.io), kā arī nodrošinās to informācijas panelī (freeboard.io).

Detaļu saraksts - aparatūra

1. Vārteja
   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 bezvadu uztvērējs (datu lapa)
   3. Līmeņu pārslēdzējs, lai pārveidotu Dragonboard 1.8V uz 5V (datu lapa)

2. Ierīce

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 bezvadu uztvērējs (datu lapa)
   3. DHT-11 temperatūras un mitruma sensors (datu lapa)
   4. MQ -2 - jutīgs pret viegli uzliesmojošām un uzliesmojošām gāzēm (metāns, butāns, sašķidrināta naftas gāze, dūmi) (datu lapa)
   5. MQ -9 - jutīgs pret oglekļa monoksīdu, uzliesmojošām gāzēm (datu lapa)
   6. MQ -135 - gaisa kvalitātei (jutīga pret benzolu, spirtu, dūmiem) (datu lapa)

1. darbība. Ierīces ieviešana

Ierīce attēlo sensoru gultu, kas atrodas daudzās rūpnieciskās teritorijas vietās, lai noteiktu vides stāvokli reālā laikā.

Šajā projektā tika izmantota Arduino Uno platforma ar 3 gāzes sensoriem (MQ-2, MQ-9 un MQ-135), 1 temperatūras/mitruma sensoru (DHT-11) un RF raiduztvērēju (HC-12).

Arduino līdz sensoru kontaktam:

Analogs

• A1 līdz DHT11 analogā tapa
• A3 līdz MQ135 analogā tapa
• A4 līdz MQ9 analogā tapa
• A5 līdz MQ2 analogā tapa

Digitāls

• D7 līdz HC-12 SET tapa
• D10 līdz HC-12 TX tapa (Arduino konfigurēts kā RX)
• D11 līdz HC-12 RX tapa (Arduino konfigurēts kā TX)

Kods ir ieviests

Apmeklējiet: GitHub avota kods

2. darbība. Vārtejas ieviešana

Kā teikts Wikipedia:

"Lietu interneta (IoT) vārteja nodrošina līdzekļus, lai novērstu plaisu starp ierīcēm šajā jomā (rūpnīcas stāvā, mājās utt.), Mākoni, kur datus vāc, glabā un apstrādā uzņēmuma lietojumprogrammas, un lietotāja aprīkojumu."

Lai ieviestu šo funkcionalitāti, mēs izmantojam Qualcomm Dragonboard 410c. Kopā ar Dragonboard mēs izmantojam divvirzienu līmeņa pārslēdzēju, lai pārveidotu Dragonboard darba spriegumu 1,8 V uz HC-12 RF uztvērēja darbības spriegumu 5 V.

Dragonboard 410c tika konfigurēts arī ar Debian/Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout kā vārteja:

• Zema ātruma savienotāja tapa 5 (TxD) -> līmeņa pārslēdzējs -> HC -12 RX tapa
• Zema ātruma savienotāja tapa 7 (RxD) <- līmeņa pārslēdzējs <- HC-12 TX tapa
• Zema ātruma savienotāja tapa 29 (GPIO) -> līmeņa pārslēdzējs -> HC -12 SET tapa

Python ieviesto kodu vārtejas pakalpojuma iestatīšanai var iegūt projekta GitHub repozitorijā:

github.com/gubertoli/SaferWork/blob/master/SaferWork_Gateway.py

Ir svarīgi pieminēt, ka šis projekts izmanto dweet.io, lai nosūtītu informāciju par ierīci, un šī informācija tiek patērēta pakalpojumā freeboard.io, kā parādīts šajā solī.

Dweet.io iestatīšana ir ļoti vienkārša, un to var saprast ar komentēto avota kodu. Freeboard.io ir intuitīvs informācijas paneļa veidotājs, kas tieši mijiedarbojas ar vietni dweet.io.

3. solis: secinājums

Izaicinājumi attīstības laikā

Bezvadu uztvērēja definīcija

Konceptuālās izstrādes laikā tika uzskatītas par tipiskām 443 MHz RX/TX shēmām (RT3/4 un RR3/4) ar ierobežotu diapazonu un kurām datu izguvei bija nepieciešama īpaša apstrāde (piemērs). Lai pārvarētu visas šīs problēmas, tas tika mainīts uz HC-12 uztvērēju, kas ietver visas rx/tx shēmas, nodrošinot skaidrus sērijas datus tieši Dragonboard, izvairoties no smagas darba un iepriekšējās iespējas riskiem.

Dragonboard 410c līmeņa pārslēdzējs

Tas tika piegādāts Linker Sprite Mezzanine ar līmeņa pārslēdzēju UART, bet ports ir tāds pats kā OS, ko izmantoja konsoles komunikācijai (zema ātruma savienotāja tapas 11-TX un 13-RX), kas ieviešanas laikā rada konfliktu, tāpēc tas bija nepieciešams izmantot citu pieejamo UART portu (zema ātruma savienotāja tapas 5-TX un 7-RX), kas nav pieejams vietnē Linker Sprite Mezzanine ar līmeņa pārslēdzēju, tāpēc tas bija jāiegūst. Pirms iegādāties īpašu mikroshēmu, tika mēģināts ieviest tranzistora aktivizētu līmeņa pārslēdzēju, kas nedarbojās UART lietošanai.

Atsauces

github.com/gubertoli/SaferWork

www.osha.gov/dcsp/products/topics/business…

www.embarcados.com.br/enviando-dados-da-dr…

dweet.io/play/

github.com/gubertoli/GPIOProcessorPython

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

quadmeup.com/hc-12-433mhz-wireless-serial-…

www.elecrow.com/download/HC-12.pdf

playground.arduino.cc/Main/MQGasSensors

github.com/bblanchon/ArduinoJson